大功率自然冷却车载充电机电路设计工程师如何确保MOS管工作在安全区

大功率自然冷却车载充电机电路设计工程师最怕什么？炸机!用着用着就坏了，莫名其妙MOS管就炸了，真是又怕又恨，可到底是哪里出问题了呢？这一切都和SOA相关。

我们知道开关大功率自然冷却车载充电机中MOSFET、IGBT是最核心也是最容易烧坏的器件。大功率自然冷却车载充电机电路中开关器件长期工作于高电压大电流状态，承受着很大的功耗，一但过压或过流就会导致功耗大增，晶圆结温急剧上升，如果散热不及时，就会导致器件损坏，甚至可能会伴随爆炸，非常危险。这里就衍生一个概念，安全工作区。

一、什么是安全工作区？

安全工作区：SOA(Safeoperatingarea)是由一系列(电压，电流)坐标点形成的一个二维区域，大功率自然冷却车载充电机电路中开关器件正常工作时的电压和电流都不会超过该区域。简单的讲，只要器件工作在SOA区域内就是安全的，超过这个区域就存在危险。

二、SOA具体如何应用和测试呢？

大功率自然冷却车载充电机电路中开关器件的各项参数在数据手册中都会明确标注，这里我们先来解读两个参数：

lVDS(Drain-sourcevoltage)：漏源电压标称值，反应的是漏源极能承受的最大的电压值；

lIDM(Draincurrent(pulsed))：漏源最大单脉冲电流(非重复脉冲)，反应的是漏源极可承受的单次脉冲电流强。

图1大功率自然冷却车载充电机电路中开关器件参数表

器件手册一般都会提供SOA(Safeoperatingarea)数据图表，主要和晶圆的散热、瞬间电压和电流的承受能力有关，通过IDM和VDS及器件晶圆沟道损耗的限制形成一个工作区域，称为安全工作区，如下图所示。安全工作区可以避免管子因结温过高而损坏。

图2器件手册SOA曲线图

示波器的测试应用非常简单，使用电压、电流探头正常测试开关管的VDS和IDM，并打开SOA分析功能，对照数据手册的SOA数据设置好示波器的SOA参数即可。一但波形触碰到安全区以外的区域，就说明器件超额工作，存在危险。

三、示波器的SOA分析功能有哪些作用？

l支持连续测试，并统计通过及失败的总数次，该模式可用于连续烤机测试；

l支持触碰(波形超出安全区域)停止、自动截图、声音提示操作；

l安全工作区可通过电压、电流、功率限制设定，也可自定义设定。

图3示波器SOA测试波形图

四、总结

大功率自然冷却车载充电机电路中开关器件的安全工作区是一项非常重要的参数，通过示波器的SOA分析功能，可以快速有效的确定器件的工作是否安全，确保产品安全可靠。

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